CN1963734A - 触摸式感应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触摸式感应装置。该装置包括：一差分信号源，两个导电体，一感应器，一触发器，一处理电路，一第一积分电路，一负载元件，该负载元件与由该感应器与该两个导电体构成的虚拟电容构成一第二积分电路，该处理电路产生两列频率相同，相位不同的信号，两个信号之间延迟时间差为Tde，其中一信号经由该第二积分电路其电平跳变的延迟时间为Td，另一信号经由该第一积分电路其电平跳变延迟时间为Tck，当物体触摸该感应器时，经由该第二积分电路的初始信号的电平跳变延迟时间为Ts，且Tck/2＜Tde+Td/2，Ts/2＞＝Tde+Td/2，如此可使该触发器在物体触摸前后其输出端的转态发生变化，以此确定物体的触摸。

Description

触摸式感应装置
【技术领域】
本发明是关于一种触摸式感应装置，特别是关于一种通过触摸感应杂讯的感应装置。
【背景技术】
现在已有各种类型的感应装置，且已应用于计算机系统和其它应用中，这种装置中人们最为熟悉的一种是计算机的“鼠标器”。尽管鼠标器作为位置指示设备极其普遍，惟其具有机械部件，并且要求有一个平面，使得位置球能在其上滚动，并且，为了有合理的分辨率，鼠标器通常需要滚动较长的距离，最后鼠标器需要用户抬起手以使得光标移动，从而干扰了人们从计算机上键入的主要目的。
人们经过多种尝试，试图提供一种装置，以检测用作指示设备的拇指或其它手指的位置，以代替鼠标器，这种设备的理想特性是低功耗、高分辨率、低成本。现在已有多种类型的触摸式感应装置，如电阻式、电感式及电容式。
如美国专利商标局2003年3月18日公告的专利号为6534970的专利，其揭示了一种利用电感技术的旋转式位置检测技术，所述技术包括两部分，第一部分通过空间上围绕旋转轴的旋转运动产生变化的磁场，第二部分包括两个感应器用来感应第一部分所产生的磁场，并产生相应的信号，上述信号随着第一部分与第二部分的相对角度的变化而变化，则根据变化的信号即可测出第一部分与第二部分的相对位置。
如美国专利商标局2003年4月8日公告的专利号为6545614的专利。其揭示了一种电阻感应装置，该装置包括一振荡电路单元及一电子节点单元，所述振荡电路单元为电子节点单元提供一高频率信号，如果侦测器侦测到物体如手指的触摸，电子节点单元的阻抗将随的变化，当手指触摸电子节点时则产生的电阻与电子节电的输入端的电阻相匹配，反射波变小，通过检测反射波并将其与一鉴别器单元比较若反射度变小即可确定物体触摸。
再如美国专利商标局1996年2月27日公告的专利号为5495077的专利，其揭示了一种电容位置感应器，所述感应器在与感应焊盘相连的垂直及水平方向上的导线上具有一特性电容。所述电容将随着物体的触摸的活动或者物体相对于感应矩阵的运动而发生变化，矩阵中X及Y方向的每个交点的电容的变化被转换为X及Y方向上的电压，这些电压经分析电路处理后产生代表物体中心位置的电子信号。
上述专利技术虽然在性能上有了改进，如响应速度快，分辨率高，操作简单，但是其结构及电路均比较复杂，生产成本亦较高，且其耗电较大，手指感应的准确度不高易产生误操作。
【发明内容】
基于上述内容，本发明的目的在于提供一种触摸式感应装置，该感应装置可通过触摸感应物体的杂讯，从而实现预期的功能。
本发明的目的是通过以下方案实现的，提供一种触摸式感应装置，该感应装置包括：一差分信号源，产生两个频率相同，相位相反的信号；两个导电体，分别与该差分信号源的两个输出端相连；一感应器，与该两个导电体构成两个虚拟电容；一触发器，包括两个输入端；一处理单元，包括两个输出端；一第一积分电路，该第一积分电路的一端连接该处理单元的一输出端，另一端连接于该触发器的一输入端；一第一负载元件，该第一负载元件的一端与该处理单元的另一输出端相连，该第一负载元件的另一端与该感应器共同连接至该触发器的另一输入端，该第一负载元件与由该感应器与该两个导电体构成的虚拟电容构成一第二积分电路；由该处理单元控制其两个输出端的信号不同步输出，其中一输出端输出的信号经由该第一积分电路延迟，另一输出端输出的输出信号经由该第二积分电路发生延迟，当物体触摸该感应器时，经由该第二积分电路的输出端的输出信号延迟时间延长，使该触发器输出端的输出状态发生改变。
相较于现有技术，所述触摸式感应装置，可有效减少周围环境中的杂讯对该感应装置的影响，且采用触发器，可有效提高感应的灵敏度，其简单的电路亦可降低制造成本。
【附图说明】
图1为触摸式感应装置的实施方式一的电路图。
图2为触摸式感应装置的实施方式一的物体触摸该感应器前后该触发器输入输出的脉冲变化图。
图3为触摸式感应装置的实施方式二的电路图。
图4为触摸式感应装置的实施方式二的物体触摸该感应器前后该触发器输入输出的脉冲变化图。
【具体实施方式】
请参阅图1，为触摸式感应装置的实施方式一的电路图。该触摸式感应装置包括一差分信号源11、两个导电体12、一感应器13、一第一电阻14、一第一积分电路15、一触发器16及一处理单元17该第一积分电路16由一第二电阻18及一电容19构成，该触发器16有两个输入端及一输出端，一输入端为数据输入端(输入端D)，另一输入端为时钟信号输入端(输入端CK)，该输出端为Q输出端。该差分信号源11的正负两极分别与该两个导电体12其中的一连接；该感应器13位于该两个导电体12之间，与该两个导电体12构成两个虚拟电容；该处理单元17包括两个信号输出端，一输出端为时钟信号输出端O-CK，另一输出端为数据信号输出端O-D，该第二电阻18一端连接于该处理单元17的数据信号输出端O-D，另一端与该电容19共同连接于该触发器16的输入端D，该第一电阻14一端连接于该处理单元17的输出端O-CK，另一端与该感应器13共同连接至该触发器16的输入端CK，该触发器16的输出端Q连接于该处理单元17。本实施方式中构成该第一积分电路15的第二电阻18与构成该第二积分电路的第一电阻14可以是其他可与该电容19或该虚拟电容构成积分电路的任一负载元件，以下各实施方式相同。
该差分信号源11用于产生两个频率相等，相位相反的交流信号，当周围环境中的杂讯作用于上述由该差分信号源11与该两个导电体构成的虚拟电容时，由于该两个导电体12分别与该差分信号源11的正负极相连，则周围环境中的杂讯相互抵消，减少周围环境杂讯对电路的影响，该处理单元17通过输出端口O-CK及O-D输出两列频率相同的信号，在本实施方式中可通过该处理单元17调节由输出端O-D输出的信号使其延迟于或者等于由输出端O-CK输出的信号，延迟时间为Tde，输出端O-D输出的信号经由该第一积分电路19的延迟时间为Td，输出端O-CK输出的信号经由该第二积分电路延迟的时间为Tck，当物体触摸该感应器13时，该感应器13感应物体所带杂讯，使由输出端O-CK输出的信号的延迟时间延长，其延迟时间记为Ts，且满足Tck1/2＜Tde2+Td1/2，Ts1/2＞＝Tde1+Td1/2或者Tck1/2＜Tde2+Td1/2，Ts1/2＞＝Tde1+Td1/2的条件，该触发器15的输出端Q的状态亦随的改变(具体变化过程参阅图2)，由此可判定物体的触摸，该处理单元17亦根据该变化实现相应的控制，本实施方式的触摸动作可为物体直接触摸该感应器13，亦可指感应器13上有其它介质，物体隔着该介质触摸该感应器13，该介质可为塑料板等材料，本实施方式中采用的触发器为D触发器，其为边沿触发器，在上升沿触发，其输出端Q的状态与其输入端D的状态保持一致。
请参阅图2，为触摸式感应装置的实施方式一的物体触摸该感应器前后该触发器输入输出的脉冲变化图。脉冲O-D1为由该处理器17的输出端O-D输出的脉冲图，脉冲O-CK1为由该处理器17的输出端O-CK输出的脉冲图，其中，可由该处理器17调节使得由输出端O-D输出的信号延迟于由输出端O-CK输出的信号，其延迟时间为Tde1，脉冲D1为由该输出端O-D1输出的信号经由该第一积分电路15其跳平跳变延迟的脉冲图，其延迟时间为Td1，其中Vm为该信号的阀值电压，其与该脉冲的交点A1为该脉冲的转态点，当时钟信号采样该脉冲D1的状态时，若采样点落在高于该转态点A1的区域，则其状态可默认为高电平，若该采样点落在低于该转态点A1的区域，则其状态可默认为低电平；脉冲CK1由输出端O-CK输出的信号经由该第二积分电路其电平跳变延迟的脉冲图，其延迟时间为Tck1，其中，Vm与该脉冲的交点A’为该时钟信号的采样点，可通过调节该第一电阻14，第二电阻18及电容19的值使得Tck1/2＜Tde1+Td1/2或者Tck1/2＜Tde1+Td1/2，如此该脉冲CK1在采样点A1’采样该脉冲D1的状态时，使该采样点A1’落在转态点A1以上的区域，根据D触发器的特点，可知其输出端Q亦低电平，如脉冲Q1所示，脉冲CK-S1为物体触摸该感应器后，该由该输出端O-CK输出的信号经由该第二积分电路电平跳变延迟的脉冲图，其延迟时间为Ts1，且若Tck1/2＜Tde1+Td1/2，则Ts1/2＞＝Tde1+Td1/2，若Tck1/2＜＝Tde1+Td1/2，则Ts1/2＞Tde1+Td1/2，其转态点为A1”点，脉冲CK-S1在采样点A1”采样脉冲D1的状态，该采样点A1”落在该转态点A1以上的区域，即为高电平，由此可知该触发器17输出端Q的状态应为高电平，该触发器17的输出端Q的状态应在B1点发生跳变，即从原来的低电平跳变至高电平，但实际上，由于电路本身的延迟，其跳变时间会延迟Tsd1，Tsd1的大小由具体的电路决定。该处理单元17根据该触发器16输出端Q的状态变化，即可确定物体的触摸，并对其进行处理以实现相应的控制。
请参阅图3，为触摸式感应装置的实施方式二的电路图。本实施方式中所采用电路元件与实施方式一相同，其不同点在于：该第一积分电路15的第二电阻18一端连接于该该处理单元17的输出端O-CK，另一端与该电容19共同连接于该触发器16的输入端CK，该第一电阻14一端连接于该处理单元17的输出端O-D，另一端与该感应器13共同连接至该触发器16的数据输入端，其余元件的连接与实施方式一相同。
请参阅图4，为触摸式感应装置的实施方式二的物体触摸该感应器前后该触发器输入输出的脉冲变化图。脉冲O-D1为由该处理器17的输出端O-D输出的脉冲图，脉冲O-CK1为由该处理器17的输出端O-CK输出的脉冲图，其中，可由该处理器17调节使得由输出端O-CK输出的信号延迟于由输出端O-D输出的信号，其延迟时间为Tde2，脉冲D2为由该处理电路17的输出端O-D输出的信号经由该第二积分电路其电平跳变延迟的脉冲图，A2为其转态点，Td2为其电平跳变延迟时间，脉冲CK2为由该处理电路17输出端O-CK输出的信号经由该第一积分电路15其电平跳变延迟的脉冲图，点A’2为其采样点，Tck2为其电平跳变延迟时间，且满足Tde2+Tck2/2＞＝Td2/2，或者de2+Tck2/2＞Td2/2脉冲CK2在采样点A2’采样脉冲D2的状态，该采样点A’2落在脉冲D2的转态点A2以上区域，则根据D触发器的特点，该触发器16的输出端Q应为高电平，如脉冲Q2所示，脉冲D-S2为物体触摸该感应器13之后，由该处理单元17的输出端O-D输出的信号经由该第二积分电路其电平跳变延迟的脉冲图，点A2”为其转态点，Ts2为其电平跳变延迟时间，且当Tde2+Tck2/2＞＝Td2/2，则Tde2+Tck2＜Ts2/2，当de2+Tck2/2＞Td2/2，则Tde2+Tck2＜＝Ts2/2，脉冲CK2在A2’点采样脉冲D-S2的状态，该采样点A2’落在脉冲D-S2转态点A2”以下区域，则该触发器16的输出端Q的电平在B2点发生跳变，但实际上，由于电路本身延迟，其跳变时间延迟Tsd2，在C2点发生跳变，如脉冲Q-S2所示。

Claims (8)

1.一种触摸式感应装置，其特征在于，该装置包括：
一差分信号源，产生两个频率相同，相位相反的信号；
两个导电体，分别与该差分信号源的两个输出端相连；
一感应器，与该两个导电体构成两个虚拟电容；
一触发器，包括两个输入端；
一处理单元，包括两个输出端；
一第一积分电路，该第一积分电路的一端连接该处理单元的一输出端，另一端连接于该触发器的一输入端；
一第一负载元件，该第一负载元件的一端与该处理单元的另一输出端相连，该第一负载元件的另一端与该感应器共同连接至该触发器的另一输入端，该第一负载元件与由该感应器与该两个导电体构成的虚拟电容构成一第二积分电路；
由该处理单元控制其两个输出端的信号不同步输出，其中一输出端输出的信号经由该第一积分电路延迟，另一输出端输出的输出信号经由该第二积分电路发生延迟，当物体触摸该感应器时，经由该第二积分电路的输出端的输出信号延迟时间延长，使该触发器输出端的输出状态发生改变。
2.如权利要求1所述的触摸式感应装置，其特征在于，该触发器包括一数据信号输入端及一时钟信号输入端。
3.如权利要求2所述的触摸式感应装置，其特征在于，该处理单元包括一数据信号输出端及一时钟信号输出端。
4.如权利要求3所述的触摸式感应装置，其特征在于，该第一积分电路包括一第二负载元件及一电容。
5.如权利要求4所述的触摸式感应装置，其特征在于，该第一负载元件的一端连接于该处理单元的时钟信号输出端，其另一端与该感应器共同连接至该触发器的时钟信号输入端，该第二负载元件的一端连接于该处理单元的数据信号输出端，其另一端与该电容共同连接至该触发器的数据信号输入端，该处理单元可控制其数据信号输出端的输出信号延迟于该时钟信号输出端的输出信号，其延迟时间为Tde，由该处理单元的时钟信号输出端输出的信号经由该第二积分电路其电平跳变延迟时间为Tck，由该处理单元的数据信号输出端输出的信号经由该第一积分电路其电平跳变延迟时间为Td，当物体触摸该感应器时，经由该第二积分电路的信号的延迟时间延长为Ts，且Tck/2＜＝Tde+Td/2，Ts/2＞Tde+Td/2或者Tck/2＜Tde+Td/2，Ts/2＞＝Tde+Td/2。
6.如权利要求4所述的触摸式感应装置，其特征在于，该第一负载元件的一端连接于该处理单元的数据信号输出端，其另一端与该感应器共同连接至该触发器的数据信号输入端，该第二负载元件一端连接于该处理单元的时钟信号输出端，其另一端与该电容共同连接至该触发器的时钟信号输入端，该处理单元可控制其时钟信号输出端的输出信号延迟于该数据信号输出端的输出信号，其延迟时间为Tde，由该处理单元的数据信号输出端的输出信号经由该第二积分电路其电平跳变延迟时间为Td，由该处理单元的时钟信号输出端输出的信号经由该第一积分电路其电平跳变延迟时间为Tck，当物体触摸该感应器时，经由该第二积分电路的信号的延迟时间延长为Ts，且Tde+Tck/2＞＝Td/2，Tde+Td/2＜Ts/2或者Tde+Tck/2＞Td/2，Tde+Td/2＜＝Ts/2。
7.如权利要求1所述的触摸式感应装置，其特征在于，该触发器的输出端连接于该处理单元，处理由该触发器输出的信号。
8.如权利要求1所述的触摸式感应装置，其特征在于，该触发器可为D触发器。
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